發酵是形成紅茶色、香、味品質特色的關鍵性工序。良好的發酵才能形成較多的茶黃素和茶紅素，才能形成更多的滋味和香氣物質。
發酵方法一般是將揉捻葉放在發酵框或發酵車里，進入發酵室發酵。發酵要掌握滿足茶多酚酶性氧化聚合反應所需的適宜溫度、濕度和氧氣量。
（一）溫度對發酵質量的影響較大，包括氣溫與葉溫2個方面。氣溫的高低直接影響葉溫高低。發酵過程中，多酚類化合物氧化放熱，使葉溫提高。葉溫有一個由低到高再低的變化規律。發酵的葉溫以保持在30℃為宜，氣溫則以24℃～25℃為佳。氣溫和葉溫不宜過高也不宜過低。如葉溫過高、超過40℃，發酵變化過分激烈，使毛茶香低味淡、色暗，嚴重損害品質。所以在高溫季節里要采取降溫措施，攤葉要薄，以利于散熱降溫。溫度過低，發酵時間延長，內質轉化不能全面發展，因此在葉溫過低時，就應加厚葉層以利于保溫，必要時采取其他的加溫措施。
（二）濕度濕度對于發酵也是一個不可忽視的條件。實踐表明，保持90%以上的高濕有利于提高多酚氧化酶的活性，有利于茶黃素的形成和積累；反之，含水量很低的葉子，發酵時濕度又小，茶褐素積累過多，造成湯色和葉底變暗，滋味淡薄。因此，發酵要求相對濕度達到95%，這就要采取噴霧或灑水等增濕措施。
（三）通氣供氧發酵中需消耗大量氧氣。制造1千克紅茶，在發酵中耗氧達4～5升。在缺氧條件下，發酵不能正常進行。同時，發酵也釋放二氧化碳，從揉捻開始到發酵結束每100千克葉子可釋放30升的二氧化碳。
（四）攤葉厚度攤葉厚度影響通氣和葉溫。攤葉過厚，通氣條件不良，葉溫增高快，熱量不易散發；攤葉過薄，葉溫不易保蓄。